[发明专利]一种基于稀布阵列的雷达空间谱估计方法

权利要求书

1.一种基于稀布阵列的雷达空间谱估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、选取稀布阵列中的参考节点并对除参考节点外的各节点进行距离单元对齐处理；具体步骤为：

稀布阵列中的节点坐标集合表示为下述公式(1)：

其中，N_E为节点数量；为实三维矢量空间；

选取n_E＝0的节点坐标p₀作为的原点，即参考节点，则空间中的目标相对于第n_E个节点的波程差表示为下述公式(2)：

其中，p_t表示实三维矢量空间中目标的坐标；表示实三维矢量空间中第n_E个节点的坐标；

对于坐标为的距离单元，第n_E个节点相对于参考节点的距离修正量利用公式(2)定义的函数Δ进行计算，表示为下述公式(3)：

由公式(3)即可导出观测空间区域中同一位置的分辨单元在各个节点接收张量中对应的位置，从而实现距离单元对齐；

所述距离单元为根据雷达的距离分辨力对观测空间的距离向进行划分后的单元网格；所述分辨单元为根据距离和方位分辨力对观测空间沿距离向与方位向进行划分后的单元网格；

步骤二、对除参考节点外的其他所有节点的信号进行相位旋转，构造采样球面；具体步骤为：利用公式(3)计算获得其他所有节点相对于参考节点的距离差；然后对除参考节点外的其他所有节点，利用下述公式(7)对接收信号进行相位旋转：

其中，表示球面化处理之后的回波采样；表示节点n_E接收到的回波采样；表示节点n_E到球面的距离；λ为载波波长，mod为取模运算；

步骤三、当虚拟均匀线阵的阵元间距小于等于λ/2时，计算虚拟阵列的各个DFT视线方向，当阵元间距大于λ/2时，计算虚拟阵列的所有DFT视线方向；其中，λ为载波波长；

步骤四、应用最近邻近似方法对虚拟阵列方向采样进行均匀化处理；

步骤五、将均匀化处理后被分类到不同DFT视线的回波采样之和进行叠加，构造虚拟均匀线阵空间辐射的采样矢量；

步骤六、估计虚拟均匀线阵的权矢量，从而完成稀布阵列的空间谱估计。

2.根据权利要求1所述的一种基于稀布阵列的雷达空间谱估计方法，其特征在于，步骤三的具体步骤为：当虚拟均匀线阵的阵元间距小于等于半波长即λ/2时，利用下述公式(9)计算获得虚拟均匀线阵中各DFT视线方位角：

其中，i表示阵元间距；k表示频域采样的下标；N表示虚拟均匀线阵的阵元个数。

3.根据权利要求2所述的一种基于稀布阵列的雷达空间谱估计方法，其特征在于，步骤四具体包括以下步骤：首先，根据稀布阵列节点相对于虚拟均匀线阵的方位角θ，即根据公式(9)所示的关系，利用下述公式(10)计算节点空间频率在数字频域中的数值：

k″＝iN sinθ (10)

然后，利用下述公式(11)对所述节点空间频率k″进行四舍五入取整，使其与最近的DFT视线对齐：

最后，对数字频率k′进行取模运算，消除方位模糊的影响，即完成对稀布阵列节点的最近邻近似。

4.根据权利要求3所述的一种基于稀布阵列的雷达空间谱估计方法，其特征在于，步骤六的具体步骤为：利用下述公式(5)估计虚拟均匀线阵的权矢量：

w＝F^Hp (5)

其中，w表示虚拟均匀线阵的权矢量；p表示虚拟均匀线阵空间辐射的采样矢量；F表示归一化DFT矩阵。

5.根据权利要求4所述的一种基于稀布阵列的雷达空间谱估计方法，其特征在于，所述归一化DFT矩阵F表示为下述公式(6)：

其中，w＝exp(-j2π/N)；N表示参与变换的序列长度。